近日，能源与动力工程学院2019级本科生于汶陇、2018级本科生朱东、2021级硕士生王文浩在能动学院青年教师赵嘉毅的指导下，于国际物理类TOP期刊《应用物理学报》(Applied Physics Letters，中科院二区，IF= 4.20)上发表了以“超疏水表面上双液滴融合反弹行为”(The rebounding-coalescing behaviors in drop-on-drop impact on a superhydrophobic surface)为题的学术论文。本科生于汶陇为第一作者，上海理工大学为第一单位；赵嘉毅为论文通讯作者。
生活中不难发现，荷叶表面具有复杂的微纳结构，露珠能够在荷叶上自由滚动，这种现象被称为“荷叶效应”。受此启发，仿生的人造表面经过特殊处理同样也能具有这样的“超疏水”特性，可被应用于风力机表面抗结冰、流体机械减阻、太阳能面板自清洁、医疗用品防感染等诸多领域。然而，超疏水表面存在着不稳定、易失效的瓶颈问题，无法大范围、长期使用，因此，我校叶轮机械流动控制及检测技术创新团队着手分析水滴在超疏水表面的运动规律，实验研究了液滴在超疏水表面的融合反弹行为，总结了不同韦伯数与偏移率组合下液滴融合反弹的三种基本状态，利用理论模型定量阐明了液滴反弹的动力学过程，为更高效、稳定的超疏水表面设计提供了研究支撑。
该论文基于实验从韦伯数与偏心率组成的二维参数空间内划分出了双液滴融合后的壶型（jug-like）、饼型（pancake-like）、摆锤型（pendulum-like）三种基本反弹行为区域，并利用左右铺展半径分析其形成机理与特征。同时建立与验证了基于动量守恒原理的平均最大铺展半径与韦伯数、偏心率的定量理论模型。研究工作得到了国家自然科学基金项目(12002212, 11872283)和上海市英才扬帆计划(20YF1432800)的资助。
三种基本状态下液滴的融合反弹行为
论文相关原理图
论文链接：https://doi.org/10.1063/5.0101755
供稿：能动学院
